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Klimaanlage "Frische Brise"

Der Klimawandel, der beinah als Klimakatastrophe bezeichnet werden könnte, beschert uns im Sommer immer wieder mehrere Tage andauernden Hitzewellen, die ohne zusätzliche Abkühlung kaum zu ertragen sind. Mit wenigen Schritten kann man für solche Momente als eine vorläufige Alternative für eine leistungsfähige Klimaanlage, eine mini Klimaanlage, die wir hier „Frische Brise“ nennen wollen, zusammenstellen.

Lüfter

Die erste Komponente von „Frische Brise“ ist ein Lüfter. Für das Experiment kommt ein 12 VDC Lüfter zum Einsatz. Es ist ratsam, für diese Aufgabe einen möglichst leisen Lüfter zu verwenden. Mit Abmessungen 80x80 mm ist der Lüfter natürlich äußerst klein und der Kühleffekt dementsprechend nicht berauschend. Bei praktischer Anwendung soll man sich nach einem größeren, leistungsfähigeren Lüfter umschauen.
Der Tachoausgang des Lüfters wird in dem Versuch nicht verwendet.

Spannungsquelle

Als Spannungsquelle kommt ein 12 V-Solarpanel zum Einsatz. Natürlich kann man den Lüfter einfach mit einem Netzteil betreiben. Doch an heißen Tagen ist eine weitere Wärmequelle nicht empfehlenswert. Mit einem Solarpanel, das außen auf einem Balkon, Terrasse, Fenster oder Dach montiert ist, besteht die Gefahr einer "Raumüberhitzung" nicht. Beim Betrieb mit einem Akku wären weitere Komponenten erforderlich, die bei dieser Schaltung nicht geplant sind.

Solarpanel enjoy solar 12V

Solarpanel

Das Panel hat Abmessungen 230 x 185 mm und liefert eine Leistung von 5W. Der maximale Strom beträgt 290 mA, die Leerlaufspannung liegt bei 22,3 V. Mehrere Panels können problemlos zusammen in Reihe oder parallel geschaltet werden. Bei einer Parallelschaltung zwei Panels bleibt die Ausgangsspannung unverändert, der Ausgangsstrom dagegen wird verdoppelt. Bei Verschaltung in Reihe wird die Spannung verdoppelt, der Ausgangsstrom bleibt dagegen unverändert. Das Panel darf nicht überlastet werden.

Die Anschlussdose befindet sich auf der Rückseite des Panels. Der Anschluss dürfte auch einem Anfänger keine Probleme bereiten. Es gilt lediglich auf die richtige Polung zu achten (+ mit - nicht vertauschen).

Typenschild des Panels

Spannungsregler

Die nominale Spannung des Panels beträgt 12 V. Im Leerlauf werden jedoch über 22 V gemessen. Bei Belastung sinkt die Spannung zwar, erreicht jedoch nicht automatisch die gewünschte 12 V. Im Fall unseres Lüfters fällt die Spannung auf 17 V ab. Die Stromaufnahme beträgt dabei 200 mA. Ohne weitere Maßnahmen würde der Lüfter bei längerem Betrieb beschädigt.
Um stabile Verhältnisse zu erreichen und Lüfter vor Überspannung zu schützen, wird zwischen Panel und Lüfter ein Spannungsregler geschaltet. Sein Ausgang wird dann auf 12V eingestellt.
Der Spannungsregler in unserer Schaltung (ein fertiges Modul) basiert auf dem IC LM2596 und verfügt über eine 7-Segmentanzeige. Mit einem Taster kann zwischen der Anzeige der Eingangsspannung und Ausgangsspannung umgeschaltet werden.
Die maximale Eingangsspannung des Reglers beträgt 40 V. Er kann mit einem Strom bis zu 3 A belastet werden. Mit diesen Eckdaten kann er bedenklos in unserem Versuch verwendet werden.

Kühlakku

Weitere Komponente der „Frische Brise“ – Klimaanlage ist ein oder mehrere Kühlakkus.

Strombilanz

Bevor es mit der Kühlung losgehen kann, soll zunächst untersucht werden, ob alle Komponenten zueinander passen. Das Solarpanel liefert maximal 290 mA und darf nicht überlastet werden. Die Stromaufnahme des Lüfters und Spannungsregler zusammen genommen, dürfen diese Grenze nicht überschreiten. Der Lüfter benötigt bei 12 V ca. 160 mA. Der Spannungsregler, da er mit Anzeige ausgestattet ist, beansprucht für sich immerhin ca. 50 mA. Somit benötigen die Abnehmer insgesamt ca. 210 mA. Das Panel wird damit mit der Strommenge nicht überlastet und unsere Klimaanlage kann in Betrieb gehen.

Der Schaltplan

Schaltplan

Die Testschaltung

Testschaltung
Der Kühlakku wird in einem Gefrierschrank vorgekühlt. Der Lüfter, sobald genug Sonnenenergie vorhanden ist, bläst die Luft auf den Akku, wodurch sie etwas abgekühlt wird. Die kühle Luft wird dann im Raum verteilt.

Kurzvideo

Kurzvideo

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